一種用于材料分析儀的樣本掃描設(shè)備/技術(shù)/方法包括使包含樣本的樣本池根據(jù)掃描圖案在該分析儀的測(cè)量聚焦區(qū)域上移動(dòng)，從而在該掃描圖案中掃描該測(cè)量聚焦區(qū)域上的樣本，并使該樣本的多個(gè)區(qū)域暴露于該聚焦區(qū)域。提供了一種用于使樣本池旋轉(zhuǎn)的樣本池旋轉(zhuǎn)器；以及線性運(yùn)動(dòng)臺(tái)。所組合的旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致在掃描圖案中掃描該測(cè)量聚焦區(qū)域上的樣本，從而使該樣本的多個(gè)區(qū)域暴露于該聚焦區(qū)域。該樣本掃描設(shè)備可與光學(xué)器件啟動(dòng)的X射線分析儀結(jié)合使用，該X射線分析儀包括一種具有X射線激勵(lì)路徑和X射線檢測(cè)路徑的X射線引擎，其中，該X射線激勵(lì)路徑和/或該X射線檢測(cè)路徑限定該樣本聚焦區(qū)域。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本專利申請(qǐng)要求于2013年11月12日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/902,901的權(quán)益，該專利申請(qǐng)的內(nèi)容被通過引用全部結(jié)合到本文中。
本專利技術(shù)主要涉及用于樣本分析的設(shè)備和方法。更具體地，本專利技術(shù)涉及例如X射線分析系統(tǒng)中的非均質(zhì)樣本掃描。
技術(shù)介紹
樣本的X射線分析在諸如消費(fèi)品、醫(yī)療、制藥、環(huán)境、和石油之類的許多行業(yè)中是越來越受關(guān)注的領(lǐng)域。X射線熒光、X射線衍射、X射線光譜學(xué)、X射線成像、以及其它X射線分析技術(shù)的使用已導(dǎo)致幾乎所有科學(xué)領(lǐng)域中的知識(shí)的意義深遠(yuǎn)的增加。X射線熒光(XRF)是一種分析技術(shù)，通過該技術(shù)，物質(zhì)暴露于X射線束以確定例如特定組分的存在。在XRF中，該暴露于X射線的物質(zhì)的元素組分中的至少一些能夠吸收X射線光子并產(chǎn)生特有的輔助熒光。這些輔助X射線表示該物質(zhì)中的元素組分的特征。在進(jìn)行適當(dāng)檢測(cè)和分析之后，這些輔助X射線可被用于表征元素組分中的一個(gè)或多個(gè)。XRF技術(shù)在尤其包括水、環(huán)境、工業(yè)、醫(yī)療、半導(dǎo)體芯片評(píng)估、石油、及法醫(yī)學(xué)的許多化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。在此通過引用被全部結(jié)合到本文中并被轉(zhuǎn)讓給本專利技術(shù)的受讓人X射線光學(xué)系統(tǒng)公司(X-RayOpticalSystems,Inc.)的美國(guó)專利No.6,934,359和No.7,072,439公開了用于對(duì)液體樣本進(jìn)行分析(例如用于對(duì)石油產(chǎn)品中的硫進(jìn)行痕量級(jí)測(cè)量)的單色波長(zhǎng)色散X射線熒光(MWDXRF)技術(shù)和系統(tǒng)。在此通過引用被全部結(jié)合到本文中并被轉(zhuǎn)讓給本專利技術(shù)的受讓人X射線光學(xué)系統(tǒng)公司(X-RayOpticalSystemsInc.)的美國(guó)專利No.7,738,630公開了例如用于對(duì)包括水、石油產(chǎn)品、和消費(fèi)品的多種物質(zhì)中的毒素的痕量級(jí)測(cè)量的單色激勵(lì)、能量色散X射線熒光(ME-EDXRF)技術(shù)和系統(tǒng)。XRF測(cè)試可以離線進(jìn)行，即使用臺(tái)式、實(shí)驗(yàn)室型儀器來分析樣本。將材料從其來源(例如對(duì)于燃料而言，來自煉油廠或運(yùn)輸管線)移除，并且隨后被沉積在樣本腔室中；或沉積到然后被沉積到腔室中的帶窗口的樣本池(samplecell)。離線的臺(tái)式儀器不需要滿足任何不尋常的操作/壓力/環(huán)境/尺寸/重量/空間/安全約束，而是僅需要為手工放置的樣本提供必要的測(cè)量精度。此外，可在測(cè)量之間容易地維持離線儀器。與離線分析相反，在線分析在生產(chǎn)過程中的多種位置處提供了對(duì)于樣本成分的“實(shí)時(shí)”監(jiān)控。例如，所有的燃料產(chǎn)品均受到硫磺用量柔度(surlfurlevelcompliance)的影響—從而在燃料提煉和管道運(yùn)輸期間需要在線監(jiān)控的一些變型。然而，對(duì)煉油廠中和管道中的燃料進(jìn)行在線分析需要考慮通常不存在于離線、實(shí)驗(yàn)室設(shè)置中的許多操作問題。對(duì)于在離線分析儀(例如，臺(tái)式構(gòu)造)中的常規(guī)勻質(zhì)樣本(例如，通常為流體，包括諸如汽油或柴油之類的石油產(chǎn)品)而言，安全假設(shè)是，分析物以恒定濃度存在于樣本池的整個(gè)容積中，所以X射線焦點(diǎn)將在整個(gè)容積中產(chǎn)生相同的測(cè)量結(jié)果。然而，對(duì)于樣本池中的非均質(zhì)樣本可能出現(xiàn)樣本沉積。樣本(例如，顆粒)的多個(gè)部分可基于密度和重力及其它因素而沉積到底部或向頂部移動(dòng)。樣本池(特別是本文所討論的這類XRF樣本池)內(nèi)的該潛在的樣本運(yùn)動(dòng)/非均質(zhì)性存在測(cè)量挑戰(zhàn)，何時(shí)因?yàn)榉治鑫镌谠摮貎?nèi)的任何特定焦點(diǎn)處的濃度可能并不提供一致的測(cè)量結(jié)果。顆粒類型的樣本(例如，土壤)存在類似的問題，其中分析物的濃度可在被收集和沉積在常規(guī)樣本池中的土壤樣本內(nèi)有所不同。當(dāng)?shù)毓芾砭挚赡芤蟊榧俺Ｒ?guī)樣本的整個(gè)濃度范圍以及平均濃度。因此，所必需的是用于處理非均質(zhì)樣本的分析系統(tǒng)的樣本掃描技術(shù)，盡管在樣本中存在局部不一致，但這些技術(shù)為該樣本的局部區(qū)域提供分析物測(cè)量結(jié)果，及表示樣本容積中的分析物的整體濃度的測(cè)量值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
通過本專利技術(shù)克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷并提供了附加優(yōu)點(diǎn)，一方面，本發(fā)明是一種用于材料分析儀的樣本掃描設(shè)備/技術(shù)/方法。在一個(gè)方面中，本發(fā)明包括使得包含樣本的樣本池根據(jù)掃描圖案在該分析儀的測(cè)量聚焦區(qū)域上移動(dòng)，從而在橫過該樣本的掃描圖案中掃描該測(cè)量聚焦區(qū)域上的樣本，從而使該樣本池中的樣本的多個(gè)區(qū)域暴露于該測(cè)量聚焦區(qū)域。在本專利技術(shù)的一個(gè)方面中，披露了一種用于材料分析儀的樣本掃描設(shè)備，其包括用于使包含樣本的樣本池在分析儀的測(cè)量聚焦區(qū)域上旋轉(zhuǎn)的樣本池旋轉(zhuǎn)器；以及用于使旋轉(zhuǎn)器和樣本池在測(cè)量聚焦區(qū)域上線性地移動(dòng)的線性運(yùn)動(dòng)臺(tái)。樣本池在分析儀的測(cè)量聚焦區(qū)域上的組合的旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致在橫過樣本的掃描圖案中掃描該測(cè)量聚焦區(qū)域上的樣本，從而使樣本池中的樣本的多個(gè)區(qū)域暴露于該測(cè)量聚焦區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，該樣本池是可拆卸的并且具有帶有薄膜的端部，樣本在測(cè)量過程中被置靠在該薄膜上。該掃描圖案可以是一種通過可控地移動(dòng)旋轉(zhuǎn)器和線性運(yùn)動(dòng)臺(tái)所產(chǎn)生的螺旋掃描圖案。該樣本掃描設(shè)備可與X射線分析儀結(jié)合使用，該X射線分析儀包括具有X射線激勵(lì)路徑和X射線檢測(cè)路徑的X射線引擎，其中，該X射線激勵(lì)路徑和/或該X射線檢測(cè)路徑限定該樣本聚焦區(qū)域。該聚焦區(qū)域可以是焦點(diǎn)，該焦點(diǎn)由來自/到達(dá)X射線激勵(lì)路徑和/或X射線檢測(cè)路徑中的至少一個(gè)聚焦光學(xué)器件的聚焦X射線所限定。該聚焦光學(xué)器件可以是彎曲衍射光學(xué)器件或多毛細(xì)管光學(xué)器件。該系統(tǒng)可包括單色波長(zhǎng)啟動(dòng)的XRF分析儀；例如，MWDXRF或ME-EDXRF分析儀。該樣本可包括需要測(cè)量其中分析物的液體、部分液體、顆?；旌弦后w/固體材料(例如，土壤)、或固體(例如，粉末)樣本，例如S、Cl、P、K、Ca、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Hg、As、Pb、Cr和Se。本專利技術(shù)特別地用于測(cè)量非均質(zhì)樣本，即，本專利技術(shù)提供了針對(duì)該樣本的局部區(qū)域的分析物測(cè)量結(jié)果，以及表示分析物在樣本容積中的整體濃度的測(cè)量值，盡管在樣本中存在局部不一致。此外，通過本專利技術(shù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了附加特征和優(yōu)點(diǎn)。本專利技術(shù)的其它實(shí)施例和方面被在本文中予以詳細(xì)地描述并且被認(rèn)為是所要求保護(hù)的專利技術(shù)的一部分。附圖說明被視為本專利技術(shù)的主題被在本專利說明書的結(jié)尾處的權(quán)利要求書中具體指出并被明確地要求對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。本專利技術(shù)的前述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過結(jié)合附圖進(jìn)行的下列詳細(xì)描述而變得明顯，其中：圖1是一種示例性X射線熒光系統(tǒng)的元件的原理塊圖；圖2是可與本專利技術(shù)的樣本掃描設(shè)備一起使用的一種示例性的MWDXRFX射線引擎的示意圖；圖3是可與本專利技術(shù)的樣本掃描設(shè)備一起使用的一種示例性的MEEDXRFX射線引擎的示意圖；本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于材料分析儀的樣本掃描設(shè)備，包括：用于使包含樣本的樣本池在所述分析儀的測(cè)量聚焦區(qū)域上旋轉(zhuǎn)的樣本池旋轉(zhuǎn)器；以及用于使所述旋轉(zhuǎn)器和所述樣本池在所述測(cè)量聚焦區(qū)域上線性地移動(dòng)的線性運(yùn)動(dòng)臺(tái)；其中，所述樣本池在所述分析儀的所述測(cè)量聚焦區(qū)域上的組合的旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致在橫過所述樣本的掃描圖案中掃描所述測(cè)量聚焦區(qū)域上的所述樣本，從而使所述樣本池中的所述樣本的多個(gè)區(qū)域暴露于所述測(cè)量聚焦區(qū)域。
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】2013.11.12 US 61/902,9011.一種用于材料分析儀的樣本掃描設(shè)備，包括：
用于使包含樣本的樣本池在所述分析儀的測(cè)量聚焦區(qū)域上旋轉(zhuǎn)的樣本
池旋轉(zhuǎn)器；以及
用于使所述旋轉(zhuǎn)器和所述樣本池在所述測(cè)量聚焦區(qū)域上線性地移動(dòng)的
線性運(yùn)動(dòng)臺(tái)；
其中，所述樣本池在所述分析儀的所述測(cè)量聚焦區(qū)域上的組合的旋轉(zhuǎn)
和線性運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致在橫過所述樣本的掃描圖案中掃描所述測(cè)量聚焦區(qū)域上的
所述樣本，從而使所述樣本池中的所述樣本的多個(gè)區(qū)域暴露于所述測(cè)量聚
焦區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備還包括所述樣本池，
所述樣本池是可拆卸的并具有帶有薄膜的端部，所述樣本在測(cè)量過程中被
置靠在所述薄膜上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述掃描圖案是一種通過使所
述旋轉(zhuǎn)器和所述線性運(yùn)動(dòng)臺(tái)可控地移動(dòng)所產(chǎn)生的螺旋掃描圖案。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，與X射線分析儀
相結(jié)合，所述X射線分析儀包括一種X射線引擎，所述X射線引擎包括：
X射線激勵(lì)路徑；以及
X射線檢測(cè)路徑；
其中，所述X射線激勵(lì)路徑和/或所述X射線檢測(cè)路徑限定所述測(cè)量聚
焦區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)合，其中，所述聚焦區(qū)域是焦點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)合，其中，所述焦點(diǎn)由來自/到達(dá)所述X
射線激勵(lì)路徑和/或所述X射線檢測(cè)路徑中的至少一個(gè)聚焦光學(xué)器件的聚焦
X射線所限定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)合，其中，所述至少一個(gè)聚焦光學(xué)器件為
至少一個(gè)彎曲衍射光學(xué)器件或多毛細(xì)管光學(xué)器件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)合，其中，所述至少一個(gè)聚焦光學(xué)器件為
至少一個(gè)聚焦單色光學(xué)器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的結(jié)合，其中，所述至少一個(gè)聚焦單色光學(xué)器
件為彎晶光學(xué)器件或彎曲多層光學(xué)器件。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)合，其中，所述X射線檢測(cè)路徑中的至
少一個(gè)聚焦光學(xué)器件被定位成，使得其輸...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳澤武，G·艾倫，P·陸，J·斯皮納佐拉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：X射線光學(xué)系統(tǒng)公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：美國(guó);US
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